本發(fā)明屬于陣饋反射面天線領(lǐng)域，特別涉及反射面天線饋源陣饋電功率方案的優(yōu)化，具體涉及用于提升陣饋反射面天線eirp效率的二進(jìn)制入侵雜草算法。

背景技術(shù)：

1、反射面天線憑借其高增益和高效率的優(yōu)勢，被廣泛地應(yīng)用于衛(wèi)星通信、空間雷達(dá)等領(lǐng)域中。為了實(shí)現(xiàn)波束掃描，相控陣天線會(huì)作為反射面天線的饋源。在陣饋反射面天線筆狀掃描波束的綜合方法中，共軛場匹配法是最常用的一種。雖然它可以綜合得到最高的效率，但由于焦區(qū)場的聚焦特性，這種方法只能得到強(qiáng)錐削的饋電功率分布。這將導(dǎo)致功率放大器工作在低效率狀態(tài)，在系統(tǒng)功耗一定的情況下導(dǎo)致eirp的下降，即eirp效率降低。在發(fā)射天線系統(tǒng)中，eirp效率比天線效率更為重要，因?yàn)閑irp代表了給定信噪比要求下的最大通信或者監(jiān)測距離。因此，有必要調(diào)整饋源陣的饋電功率分布，以提高功率放大器的效率，同時(shí)盡量減少效率的犧牲，從而取得更高的eirp效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中，筆狀波束綜合方法設(shè)計(jì)的陣饋反射面天線eirp效率低的問題，本發(fā)明提出了一種提升陣饋反射面天線eirp效率的方法。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種提升陣饋反射面天線eirp效率的方法，包括以下步驟：

4、s1.隨機(jī)初始化二進(jìn)制雜草種群；

5、在搜索空間內(nèi)隨機(jī)生成pini株雜草，形成初始化種群；其中，pini為初始種群規(guī)模，一株雜草代表一套饋源陣饋電功率方案，饋源陣饋電功率方案中各陣元的饋電功率僅包含0和1功率值，分別表示功率放大器關(guān)閉與開啟，且開啟的功率放大器工作在最高效率狀態(tài)。

6、s2.雜草適應(yīng)度評價(jià)；

7、計(jì)算當(dāng)前雜草種群中每一株雜草的適應(yīng)度值：

8、fitness＝ηa×ηpa

9、其中，適應(yīng)度值fitness表示當(dāng)前雜草所代表的饋電功率方案對應(yīng)的陣饋反射面天線的eirp效率；

10、ηa表示當(dāng)前雜草所代表的饋電功率方案對應(yīng)的陣饋反射面天線效率，其計(jì)算方式為：

11、

12、其中，g為當(dāng)前雜草所代表的饋電功率方案對應(yīng)的陣饋反射面天線的增益，d為根據(jù)反射面口徑尺寸計(jì)算得到的方向性系數(shù)；

13、ηpa表示當(dāng)前雜草所代表的饋電功率方案對應(yīng)的平均功放效率，其計(jì)算方式為：

14、

15、其中，pi為第i個(gè)陣元連接的功放的輸出功率，ηi為第i個(gè)陣元連接的功放的效率，n為饋源陣天線的陣元數(shù)。

16、s3.雜草種群基于概率選擇機(jī)制進(jìn)行繁殖擴(kuò)散；

17、當(dāng)前雜草種群中的每一株雜草將作為父代雜草并產(chǎn)生若干株子代雜草，父代雜草的適應(yīng)度值越好，產(chǎn)生的子代雜草越多，反之越少；每一株父代雜草產(chǎn)生的子代雜草數(shù)量由下式確定：

18、

19、其中，floor(·)表示向下取整，f為當(dāng)前父代雜草的適應(yīng)度值，fmax和fmin分別為當(dāng)前種群中父代雜草的最大和最小適應(yīng)度值，smax和smin分別為可產(chǎn)生的最大和最小種子數(shù)。

20、雜草種群的繁殖擴(kuò)散基于概率選擇機(jī)制，所述概率選擇機(jī)制為父代雜草中每一個(gè)陣元的饋電功率值在繁殖擴(kuò)散過程中以一定的概率取反；

21、具體地，一株父代雜草在繁殖一株子代雜草時(shí)經(jīng)歷如下過程：

22、

23、其中，表示當(dāng)前父代雜草的第n個(gè)特征，表示子代雜草的第n個(gè)特征，此處第n個(gè)特征即為饋源陣第n個(gè)陣元的饋電功率，rand為一個(gè)隨機(jī)數(shù)，probi為第i代雜草種群在繁殖擴(kuò)散過程中饋電功率值取反的概率，probini和probfinal分別為初始和最終概率，i和imax分別為當(dāng)前和最大進(jìn)化代數(shù)，w為非線性調(diào)節(jié)因子。

24、產(chǎn)生的子代雜草與父代雜草共同構(gòu)成新種群。

25、s4.雜草適應(yīng)度評價(jià)；

26、根據(jù)步驟s2計(jì)算當(dāng)前雜草種群中新產(chǎn)生的子代雜草的適應(yīng)度值。

27、s5.雜草種群的競爭性排除；

28、判斷當(dāng)前雜草種群規(guī)模是否超過最大種群規(guī)模pmax，若超過，將所有雜草按照其適應(yīng)度值由高到低進(jìn)行排序，從排序后的種群中選出靠前的pmax株雜草作為此次進(jìn)化保留下來的種群。

29、s6.判斷是否達(dá)到最大進(jìn)化代數(shù)，輸出最終解或返回步驟s3；

30、判斷雜草種群的進(jìn)化代數(shù)是否達(dá)到最大進(jìn)化代數(shù)，若達(dá)到，輸出當(dāng)前種群中適應(yīng)度值最高的雜草所代表的饋電功率方案；否則，返回步驟s3，繼續(xù)迭代計(jì)算。

31、優(yōu)選地，步驟s3中，probini的取值范圍為probfinal的取值范圍為[1/n，2/n]。

32、本發(fā)明的有益效果在于：

33、第一，本發(fā)明對經(jīng)典的入侵雜草算法進(jìn)行了改進(jìn)，雜草種群的繁殖擴(kuò)散不再基于正態(tài)分布機(jī)制，而是基于概率選擇機(jī)制，改進(jìn)后的算法能夠適用于二進(jìn)制變量的快速優(yōu)化。

34、第二，本發(fā)明所提出的二進(jìn)制入侵雜草算法優(yōu)化得到的饋源陣饋電功率方案可使反射面天線eirp效率達(dá)到最高。

技術(shù)特征：

1.一種提升陣饋反射面天線eirp效率的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種提升陣饋反射面天線eirp效率的方法，其特征在于，步驟s2中，當(dāng)前雜草所代表的饋電功率方案對應(yīng)的陣饋反射面天線效率ηa的計(jì)算方式為：

3.如權(quán)利要求1所述的一種提升陣饋反射面天線eirp效率的方法，其特征在于，步驟s2中，當(dāng)前雜草所代表的饋電功率方案對應(yīng)的平均功放效率ηpa的計(jì)算方式為：

4.如權(quán)利要求1所述的一種提升陣饋反射面天線eirp效率的方法，其特征在于，步驟s3中，每一株父代雜草產(chǎn)生的子代雜草數(shù)量由下式確定：

5.如權(quán)利要求1所述的一種提升陣饋反射面天線eirp效率的方法，其特征在于，步驟s3中，probini的取值范圍為probfinal的取值范圍為[1/n，2/n]。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種提升陣饋反射面天線EIRP效率的方法，屬于陣饋反射面天線領(lǐng)域。該方法包括步驟如下：S1.隨機(jī)初始化二進(jìn)制雜草種群；S2.雜草適應(yīng)度評價(jià)；S3.雜草種群基于概率選擇機(jī)制進(jìn)行繁殖擴(kuò)散；S4.新生成雜草的適應(yīng)度評價(jià)；S5.雜草種群的競爭性排除；S6.判斷是否達(dá)到最大進(jìn)化代數(shù)，輸出最終解或返回S3。本發(fā)明方法對經(jīng)典的入侵雜草算法進(jìn)行了改進(jìn)，雜草種群的繁殖擴(kuò)散不再基于正態(tài)分布機(jī)制，而是基于概率選擇機(jī)制，改進(jìn)后的算法能夠適用于二進(jìn)制變量的快速優(yōu)化，使得到的饋源陣饋電功率方案能夠有效提升反射面天線EIRP效率。

技術(shù)研發(fā)人員：何宗銳,牟倫位,程鈺間,樊勇,楊海寧,王洪斌,吳亞飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9